quant_engine/README.md

quant_engine

量化研究引擎 —— alpha 因子库 + 执行仿真 + 技术指标 + 数据适配 + 回测工具

从 research_results 抽出的纯回测能力库（v1.2.0 重构）。

角色

quant_engine 是 researchhub_workspace 的引擎层：

仓库	角色
quant_engine	纯研究核心（alpha + execution + ledger + attribution + risk + metrics）
research_results	业务集成（47 个 proj 调度 + 注册 + 平台对接）
tushare2db_pro_aoge	数据层（行情 ELT）
research_platform	展示层（FastAPI + Next.js）
edb_data_core	数据层（经济数据）

模块

• alpha_factors — 158 alpha 公式 + 24 基础算子（移植自 qlib alpha158）
• execution — A 股长仓执行仿真（成本/滑点/现金约束）+ 稀疏调仓/完整交易日 Ledger + 可投影成交与 NAV 审计；T+1、涨跌停、成交量与价差提供独立约束函数
• indicators — 50+ 技术指标（MACD / KDJ / 布林 / ATR / ADX / 等）
• data_adapter — 桥接 qtdb_pro 长表与新模块（rename / long-wide / 复权 / vwap 代理）
• backtest — weight-based 多日仿真（rebalance_table / compute_nav / compare_to_benchmark）
• portfolio_construction — 多期因子分数 → Top-K → 等权目标权重表
• research_pipeline — 因子日 → 下一真实交易日 → 显式执行价 → 日末估值 → 成本后绩效（防前视编排）
• governed_pipeline — 数据快照 → 因子版本 → 策略版本 → 回测运行 → 目标组合 → 风险决策 → Paper 订单意图；全链路带确定性 ID，风险拒绝时禁止生成订单意图
• artifact — 版本化、确定性、存储中立的完整 research run 事实表与 manifest
• attribution — 基于实际成交后持仓的隔夜 / 日内 / 交易成本逐日收益归因与闭合审计
• metrics — 绝对绩效 + 严格日期对齐的 TE / IR / alpha / beta 基准相对绩效
• factor_library — 通用方法（turnover / winsorize / IC / OLS / jb_test）
• portfolio_decomp — 组合分解（risk_parity / mean_variance / 因子归因）
• risk — ndarray 低层风险公式 + 标签安全、可分组的 Euler 成分风险分解
• perf_stats — 详细绩效（与 metrics 并存）
• logging — 统一 logger（标准库 + 可选 loguru）

依赖

• 必需：numpy / pandas / scipy（标准量化栈）
• 可选：loguru（logback，标准库 logging 兜底）

零重型依赖 —— 不引入 torch / lightgbm / hikyuu 等。

安装

cd quant_engine
pip install -e ".[dev]"

测试

pytest                    # 单元测试
pytest --cov=src          # 覆盖率
mypy --strict src/        # 类型检查
ruff check src/ tests/    # lint

# 无网络、无数据库、无券商的架构烟测
uv run python -m quant_engine.governed_pipeline

使用

from quant_engine.alpha_factors import alpha_001, alpha_005, ALPHA158_REGISTRY
from quant_engine.execution import (
    ExecutionConfig, simulate_daily_ledger_with_audit,
    simulate_multi_day_with_audit, simulate_with_daily_data,
)
from quant_engine.research_pipeline import (
    run_factor_backtest_research, run_factor_execution_research,
)
from quant_engine.backtest import run_weight_backtest
from quant_engine.indicators import macd, bollinger, kdj
from quant_engine.data_adapter import (
    long_to_wide, wide_to_long, rename_tushare_columns,
    add_vwap_proxy, apply_adj_factor,
    prepare_stock_series, prepare_execution_inputs,
    load_qtdb_daily,
)

# 端到端：qtdb_pro 长表 → 适配 → alpha158 → execution
df = load_qtdb_daily(["000001.SZ"], "2024-01-01", with_adj=True)
close_prices, volumes = prepare_execution_inputs(df)
open_prices, _ = prepare_execution_inputs(df, price_col="open")
result = simulate_with_daily_data(close_prices, initial_cash=1_000_000.0)

# 已正确滞后的目标权重 → 现金约束执行 → 唯一来源的成交/拒绝/日末持仓/NAV
execution = simulate_multi_day_with_audit(
    target_weights_history=[
        ("2024-01-02", {"000001.SZ": 1.0}),
        ("2024-01-03", {"000001.SZ": 1.0}),
    ],
    price_history=[
        ("2024-01-02", {"000001.SZ": 10.0}),
        ("2024-01-03", {"000001.SZ": 10.5}),
    ],
    initial_cash=1_000_000.0,
    config=ExecutionConfig(),
)
print(execution.nav_series)
print(execution.daily_executions)

# 多期因子分数（必须是 point-in-time 数据）→ Top-K → 下一交易日 open 执行
factor_execution = run_factor_execution_research(
    factor_scores,
    top_k=20,
    execution_prices=open_prices,
    execution_price_field="open",
    initial_cash=1_000_000.0,
)

# 推荐研究入口：同一交易日历上显式区分 open 成交和 close 估值。
# 因子日保持现金，下一交易日成交后的真实持仓才参与当日收盘收益。
factor_backtest = run_factor_backtest_research(
    factor_scores,
    top_k=20,
    execution_prices=open_prices,
    valuation_prices=close_prices,
    execution_price_field="open",
    valuation_price_field="close",
    initial_cash=1_000_000.0,
    config=ExecutionConfig(),
)
print(factor_backtest.nav)
print(factor_backtest.returns)
print(factor_backtest.stats())
print(factor_backtest.execution.ledger_frame)
print(factor_backtest.execution.trades_frame)
print(factor_backtest.position_weights)  # 实际日末资产权重
print(factor_backtest.cash_weights)

# 所有分析都以实际成交后的 Ledger 为事实源，不直接使用目标权重伪造结果。
attribution = factor_backtest.return_attribution()
print(attribution.asset_contributions)
print(attribution.transaction_cost)
print(attribution.residual)  # 应接近 0；否则说明贡献未闭合到账本收益

# benchmark_returns 必须与成本后 factor_backtest.returns 使用完全相同的日期索引。
print(factor_backtest.benchmark_stats(benchmark_returns))

# 下游稳定交付：显式提供代码版本、数据快照和时区，不在核心层写数据库。
from quant_engine.artifact import build_research_run_artifact
from quant_engine.data_adapter import prepare_asset_return_snapshot
from quant_engine.risk import estimate_covariance_snapshot

risk_date = factor_backtest.position_weights.index[-1].date()
market_snapshot = prepare_asset_return_snapshot(
    qtdb_daily_long,
    source="qtdb_pro.hq_daily",
    source_snapshot_id="<upstream-ingestion-snapshot-id>",
    adjustment="qfq",
)
risk_snapshot = estimate_covariance_snapshot(
    market_snapshot.returns,
    as_of_date=risk_date,
    lookback_sessions=252,
    min_observations=120,
    data_snapshot_id=market_snapshot.data_snapshot_id,
)

artifact = build_research_run_artifact(
    factor_backtest,
    run_id="research-run-001",
    strategy_id="alpha-top20",
    strategy_name="Alpha Top 20",
    strategy_version="1.0.0",
    engine_version="1.2.0",
    code_revision="<git-sha>",
    data_snapshot_id=market_snapshot.data_snapshot_id,
    calendar="CN-A",
    timezone="Asia/Shanghai",
    started_at="2026-08-21T10:00:00+08:00",
    finished_at="2026-08-21T10:01:00+08:00",
    parameters={"top_k": 20, "lag_sessions": 1},
    benchmark_id="000300.SH",
    benchmark_returns=benchmark_returns,
    risk_snapshots={risk_date: risk_snapshot},
)
print(artifact.manifest())

# run_weight_backtest 是低层算子：只接受收益区间开始前已经生效的持仓权重。
# 不要把 signal-date 的 factor_scores/decision_weights 直接传给它。
backtest = run_weight_backtest(
    weights=effective_holding_weights,
    stock_returns=daily_returns,
    initial_capital=1_000_000.0,
    benchmark_nav=benchmark_nav,
)
print(factor_execution.schedule.signal_to_execution)
print(factor_execution.execution.daily_executions)
print(backtest.stats())
print(backtest.benchmark_report())

治理垂直切片

governed_pipeline 不复制因子、回测、组合或执行算法，只编排现有能力并补充版本与风险契约。 调用方必须显式提供 DatasetSnapshot、FactorVersion、StrategyVersion、代码提交和 RiskPolicy。模块只会生成 environment="paper" 的订单意图，不连接数据库、数据供应商或 券商；风险决策为拒绝时，订单意图固定为空，直接调用创建函数也会失败关闭。

该切片对应 ResearchHub 架构的首个可执行验收链路：

DatasetSnapshot → FactorVersion → StrategyVersion → BacktestRun
→ PortfolioTarget → RiskDecision → PaperOrderIntent

平台总架构、五仓职责和十二层能力映射仍以 research_platform/docs/architecture/ 为权威； 本仓只拥有纯计算与离线模拟合同。

与 research_results 的关系

research_results 依赖 quant_engine（通过 re-export 保持向后兼容）：

# research_results/src/shared/alpha_factors.py 现在是：
from quant_engine.alpha_factors import *  # re-export

47 个 proj 的 import 路径暂时不变（from src.shared.alpha_factors import ... 仍可用）——后续逐步迁移到 from quant_engine.alpha_factors import ...。